Инженеры создали наномасштабные «мышцы», работающие на ДНК

Инженеры из Пенсильванского университета разработали наномасштабные «мышцы», принцип работы которых основан на способности комплементарных цепочек ДНК соединяться в двойную спираль. Встраивая цепочки специальной ДНК в разные слои гибких плёнок, они могут заставлять эти плёнки изгибаться, скручиваться и даже переворачиваться, вводя определённую ДНК-команду. Эти изменения также можно обратить вспять с помощью другой ДНК-команды.

Исследование опубликовано в Nature Nanotechnology.

Как это работает

• Структура: «Мышцы» состоят из наночастиц золота, соединённых одноцепочечной ДНК. Плёнки создаются послойно, и в каждый слой вводятся наборы наночастиц, связанные ДНК с уникальной последовательностью.
• Принцип активации: При добавлении одноцепочечной ДНК, комплементарной «мостикам» в определённом слое, эти мостики превращаются в более длинные двойные спирали.
• Движение: Поскольку двойная спираль длиннее одноцепочечной ДНК с тем же числом оснований, целевой слой расширяется. Если расширяется только один слой, вся плёнка изгибается.
• Обратный процесс: Для возврата в исходное состояние используется «снимающая» цепочка ДНК. Она связывается со специальной «ручкой» на добавленной ДНК и отрывает её от мостика, заставляя его снова сократиться до одноцепочечной формы.

Перспективы применения

Способность системы реагировать на одну химическую команду и игнорировать другие (в отличие от систем, реагирующих на температуру или кислотность) критически важна для её использования в качестве диагностического устройства.

«Мы могли бы создать устройство, которое поглощает или отражает определённую длину волны света в зависимости от расстояния между его внутренними слоями, и затем изменять это расстояние с помощью химического сигнала. Этим сигналом может быть матричная РНК, так что устройство будет давать показания об экспрессии гена в отдельной клетке», — пояснил профессор Джон К. Крокер.

Такие внутриклеточные устройства можно будет считать под микроскопом или с помощью инфракрасной визуализации внутри организма.